无传感器电力电子

系统级设计优化变频驱动器

CALNETIX双向驱动器用整个系统进行优化。特别是，变频驱动器具有最大化功率电子设备效率的功能，这反过来减少了连接到驱动器的机器中的损耗，提高了整体效率：

• 空间矢量调制

• 功率器件开关模式中的动态死区插入

• 机器电流的低总谐波失真（THD）和电网侧电流

• 用于可变频率驱动器的所需直流母线电压和电网电压的优化后电动势（BEMF）

• SIC逆变器开关装置的介绍

低阻抗和高速机器驱动

Calnetix的高频变速驱动器是低阻抗和高速机器的理想选择，原因如下：

• 与机器基频同步的高开关频率

• 功率器件开关模式中的动态死区插入

• 一个简单的电感滤波器，进一步降低了机器汲取的电流的失真并限制了机器电流的最大失真

• 更高的开关频率可降低电机电流谐波，从而降低电机定子和转子部件的整体工作温度

无传感器控制方法

CALNetix Power Electronics Grid Tie无传感器控制器是一个空间矢量调制逆变器，通过每相通过一个串联电感连接到三相网格，这使得减少进入电网的开关谐波。大电感和高开关频率用于将切换谐波最小化到网格中。控制福利包括：

• 在各种操作条件下的鲁棒性和稳定性

• 对电网电压不平衡和波形失真的良好宽容

• 消除了复合转子位置传感装置的要求，例如旋转变压器，这简化了电机设计

• 在运行期间感知电缆布线和断裂，这是主要的可靠性问题之一。变速驱动的无传感器结构消除了这一问题，从而提高了运行可靠性

• 两个主要控制回路 - 内部电流控制（调节电流往返电网的幅度和相位角）和外部电压控制（调节DC总线电压到预定值）

• D轴和Q轴电流解耦，然后由电流控制器分别调节

• 能够使用单位功率因数将电流（电源）从直流总线传输到网格，反之亦然

• 如果需要，能够调整无功电流（功率）

• 由于具有相位锁环（PLL）的虚拟磁通估计器，能够平稳地提供更好的抗噪声和轨道频率和角度。

• 地面故障保护

• 通过外部保护继电器进行防孤岛和其他电网接口保护

双向驱动操作

CALNETIX提供完全双向的变速驱动器除电机驱动逆变器外，还使用有源并网逆变器。这使得无需任何额外硬件（如动态制动电阻器）即可无缝实现电机和发电应用程序。

电机驱动逆变器模块和并网逆变器模块在结构上相同，共用一个直流链路电容器。这提供了一个高度模块化的低部件数量设计。

虽然大多数电机驱动器逆变器本质上是双向的，但许多可变速度驱动器利用完全被动（二极管 - 桥梁）或半控制（SCR桥）网格转换器。这些转换器是单向的，这意味着它们只能在一个方向上提供能量流。虽然这种方法适用于利用动态制动电阻用于电动机制动的纯电动机应用，但这种方法不适用于产生应用。

低总谐波失真（THD）

CALNetix的可变频率驱动器在电机和电网侧电流中产生低总谐波失真（THD）。限制从电网和机器汲取的电流中的最大失真最小化，这是重要的，因为谐波电流在机器中产生额外的损失和热量，但不会产生有用的扭矩。网格运营商通常具有对网格绑定逆变器产生的最大允许THD的要求，因此重要的是限制由可变频率驱动产生的最大THD。使VericyCle™可调速度变得适合低阻抗和高速机器的相同属性也允许它们产生低THD。这些属性包括：

• 以高频切换逆变器的功率器件，该电源器件与机器的基频同步

• 动态调整电源设备开关模式中插入的死区时间

• 网格侧和电机侧逆变器的简单电感滤波器

• 通过脉冲电流限制和过流保护功能非常快速脉冲

可靠性高，使用寿命长

可靠性和长期运行寿命是CALNetix的电源电源驱动器设计的首要任务。calnetix的可靠性变速驱动器由以下内容增加：

• 将电气和热应力保持在驱动器内的组件上以合理的水平

• 减少VSD中的零件数

• 不需要机器的位置反馈以及机器和电网的电压反馈

• 在变速驱动前的严格电气和热测试离开我们的工厂，最大限度地减少制造和组件婴儿死亡问题

无传感器空间矢量调制

Calnetix变频驱动器采用无传感器空间矢量调制，以提高驱动器内部直流母线的利用率。高直流母线利用率对于优化变频驱动器和机器的效率尤其重要，因为它允许增加机器的反向电动势。这会降低机器电流，从而降低驱动器和机器的损耗。在机器转子位置不需要物理传感器的情况下，变频驱动是无传感器的。Calnetix的电力电子设备利用虚拟磁通估计器和锁相环代替电压估计器来确定机器转子位置。无传感器变频驱动器具有以下优点：

• 更可靠，更不容易受到来自机器的高频电气噪音的影响

• 与需要定位反馈的驱动器相比，需要更少的零件

• 与电压估计器相比，更好的抗噪性

• 出色的动态响应

• 对线路电压干扰相对不敏感

• 能够在零速度下平稳跟踪位置

• 最大限度地提高VFD和连接机器的效率

主动或无源前端变速驱动器

CALNETIX的变速驱动器可以包含主动或无源前端，以满足应用程序的技术要求和成本目标。通常，CALNetix的变速驱动器配备有源前端（网格式逆变器）。这允许双向电力流动。有源前端还从电网上拆下机器侧逆变器，因为变速驱动器中的直流母线电压不会随网格电压而变化。结果，具有有源前端的驱动器能够与美国和国际电力网络（50和60Hz）接口而不必须修改连接到驱动器的机器的设计。对于需要Unity功率因数和低THD的应用，有效的前端是必要的。

一种无源前端（整流器），其中DC总线随网格电压而变化是仅需要单向电力流入来自网格的可变速度驱动的应用的替代方案。动态制动电阻器可以用无源前端添加到可变速度驱动器中，用于快速减速任何连接的机器或用于保护具有高惯性载荷的应用的驱动器。

新型DSP控制硬件

Calnetix针对不同的应用开发了多个控制板。最新的控制板使用NXP汽车级微控制器单元（MCU）MPC5744P。它采用延迟锁步模式的双核电源结构，用于关键任务安全应用。MCU执行速度可高达200 MHz，频率调制为2%，以降低电磁干扰（EMI）噪声。工作温度高达125°C。